細胞死
細胞死は、生きている細胞がその生命活動を終えるプロセス全般を指します。この現象は、細胞が新しい細胞に置き換わるという生物にとって自然なサイクルの一部として起こる場合もあれば、病気、物理的な損傷、あるいは個体全体の死といった外部または内部の要因によって引き起こされることもあります。細胞死は、大きくプログラム細胞死（PCD）と壊死性細胞死の二つに分けられます。
プログラム細胞死（PCD）は、細胞にあらかじめ組み込まれた遺伝的なプログラムに基づいて制御され、能動的に進行する細胞死です。生物の成長や発達、恒常性の維持において重要な役割を担います。例えば、ヒトの胎児が成長する過程で指や足の指が分かれていくのは、指の間の細胞が計画的に死滅することで実現されます。PCDは、植物や動物を問わず、組織や器官が正しく形作られる上で不可欠な機能を発揮します。
PCDの代表的な形態として、アポトーシスがあります。アポトーシスは特に多細胞生物でよく見られるPCDであり、細胞が収縮し、表面にブレブと呼ばれる小さな膨らみを生じさせ、核が断片化し、クロマチンが凝集し、DNAが切断されるといった特徴的な形態変化を伴います。発生の段階では、細胞は積極的に死ぬように指示されますが、成熟した生体では、細胞が生存するために必要なシグナル（生存因子）が失われることがアポトーシスを引き起こすきっかけとなります。アポトーシスの経路にはいくつかの種類があり、遺伝子によって制御される一連の反応が進行します。エンドヌクレアーゼ活性化といったアポトーシスに似た現象が、遺伝的な制御を経ずに起こる場合があることを示唆する研究もあります。有糸分裂（細胞分裂）とアポトーシスは密接に関連しており、これらのバランスが適切な成長因子や生存因子からのシグナルによって調整されていることが明らかになっています。
もう一つの主要なPCDとしてオートファジーがあります。オートファジーは、細胞質内に大きな袋状の構造（液胞）を形成し、自身の細胞内の不要な成分や損傷した小器官などを分解するプロセスです。これはマクロオートファジーとも呼ばられ、細胞質成分や異常なタンパク質の塊、古くなった小器官などをオートファゴソーム・リソソーム系で分解する異化作用です。オートファジーは、栄養不足の際に細胞が生存するためのエネルギーを確保するために活性化されることが多いですが、発生や細胞の分化、神経系の疾患、ストレス、感染、がんなど、多様な生理的・病理的な状況にも関与しています。
PCDには、アポトーシスやオートファジー以外にも様々な形態が存在します。これらは非アポトーシス性PCDまたはカスパーゼ非依存性PCDと呼ばれ、アポトーシスが抑制された場合の代替機構として機能したり、特定の状況下で主要な死の形式となったりします。具体的な例としては、細胞が本来付着している場所から剥がれたときに起こるアノイキス、眼球の特定の細胞死である角質化、神経細胞の過剰な刺激による興奮毒性、鉄の蓄積に依存するフェロトーシス、神経線維の損傷に伴うワーラー変性などが挙げられます。植物細胞も、オートファジーに似たPCDを含む独自の経路を経ますが、PCDに共通する基本的な特徴は植物と動物の間でよく保存されています。免疫系においては、活性化されたT細胞が繰り返し刺激されることで起こる活性化誘導細胞死（AICD）があり、これはFas受容体とFasリガンドの結合によって引き起こされ、過剰な免疫応答を抑え、自己免疫疾患を防ぐ上で重要です。また、特定の物理的・化学的ストレスによって誘導される分裂期細胞死（ミトティックカタストロフィー）や、特定の治療法（化学療法、放射線療法など）によって引き起こされ、免疫応答を誘導する免疫原性細胞死、細胞内病原体感染時に炎症を伴うピロトーシスといったPCDも知られています。
PCDとは対照的に、壊死性細胞死（ネクローシス）は、外傷や感染といった急激で重篤な外部からの刺激によって引き起こされる、通常は制御されない細胞死です。壊死した細胞は水分を吸って膨らみ、最終的に細胞膜が破裂して内容物が周囲に漏れ出します。この漏れ出した細胞の内容物は、周囲の組織に炎症反応を引き起こすことがよくあります。かつてネクローシスは受動的なプロセスと考えられていましたが、近年ではプログラムされた要素を持つ壊死としてネクロプトーシスが認識されています。ネクロプトーシスは、アポトーシスが阻害された場合にバックアップの細胞死経路として機能すると考えられており、腫瘍壊死因子受容体1（TNFR1）などの細胞死受容体が関与するシグナル伝達経路によって進行します。
細胞死、特にその形態学的、生化学的、分子的変化や、それが組織に与える影響などを研究する分野は細胞壊死生物学（cell necrobiology）と呼ばれます。この用語は、ギリシャ語で「死」を意味する "nekros"、「生命」を意味する "bios"、「研究」を意味する "logos" に由来しており、当初はフローサイトメトリーなどの手法を用いて細胞死に伴う変化を検出・測定することを指す言葉として生まれました。
プログラム細胞死（PCD）は、細胞にあらかじめ組み込まれた遺伝的なプログラムに基づいて制御され、能動的に進行する細胞死です。生物の成長や発達、恒常性の維持において重要な役割を担います。例えば、ヒトの胎児が成長する過程で指や足の指が分かれていくのは、指の間の細胞が計画的に死滅することで実現されます。PCDは、植物や動物を問わず、組織や器官が正しく形作られる上で不可欠な機能を発揮します。
PCDの代表的な形態として、アポトーシスがあります。アポトーシスは特に多細胞生物でよく見られるPCDであり、細胞が収縮し、表面にブレブと呼ばれる小さな膨らみを生じさせ、核が断片化し、クロマチンが凝集し、DNAが切断されるといった特徴的な形態変化を伴います。発生の段階では、細胞は積極的に死ぬように指示されますが、成熟した生体では、細胞が生存するために必要なシグナル（生存因子）が失われることがアポトーシスを引き起こすきっかけとなります。アポトーシスの経路にはいくつかの種類があり、遺伝子によって制御される一連の反応が進行します。エンドヌクレアーゼ活性化といったアポトーシスに似た現象が、遺伝的な制御を経ずに起こる場合があることを示唆する研究もあります。有糸分裂（細胞分裂）とアポトーシスは密接に関連しており、これらのバランスが適切な成長因子や生存因子からのシグナルによって調整されていることが明らかになっています。
もう一つの主要なPCDとしてオートファジーがあります。オートファジーは、細胞質内に大きな袋状の構造（液胞）を形成し、自身の細胞内の不要な成分や損傷した小器官などを分解するプロセスです。これはマクロオートファジーとも呼ばられ、細胞質成分や異常なタンパク質の塊、古くなった小器官などをオートファゴソーム・リソソーム系で分解する異化作用です。オートファジーは、栄養不足の際に細胞が生存するためのエネルギーを確保するために活性化されることが多いですが、発生や細胞の分化、神経系の疾患、ストレス、感染、がんなど、多様な生理的・病理的な状況にも関与しています。
PCDには、アポトーシスやオートファジー以外にも様々な形態が存在します。これらは非アポトーシス性PCDまたはカスパーゼ非依存性PCDと呼ばれ、アポトーシスが抑制された場合の代替機構として機能したり、特定の状況下で主要な死の形式となったりします。具体的な例としては、細胞が本来付着している場所から剥がれたときに起こるアノイキス、眼球の特定の細胞死である角質化、神経細胞の過剰な刺激による興奮毒性、鉄の蓄積に依存するフェロトーシス、神経線維の損傷に伴うワーラー変性などが挙げられます。植物細胞も、オートファジーに似たPCDを含む独自の経路を経ますが、PCDに共通する基本的な特徴は植物と動物の間でよく保存されています。免疫系においては、活性化されたT細胞が繰り返し刺激されることで起こる活性化誘導細胞死（AICD）があり、これはFas受容体とFasリガンドの結合によって引き起こされ、過剰な免疫応答を抑え、自己免疫疾患を防ぐ上で重要です。また、特定の物理的・化学的ストレスによって誘導される分裂期細胞死（ミトティックカタストロフィー）や、特定の治療法（化学療法、放射線療法など）によって引き起こされ、免疫応答を誘導する免疫原性細胞死、細胞内病原体感染時に炎症を伴うピロトーシスといったPCDも知られています。
PCDとは対照的に、壊死性細胞死（ネクローシス）は、外傷や感染といった急激で重篤な外部からの刺激によって引き起こされる、通常は制御されない細胞死です。壊死した細胞は水分を吸って膨らみ、最終的に細胞膜が破裂して内容物が周囲に漏れ出します。この漏れ出した細胞の内容物は、周囲の組織に炎症反応を引き起こすことがよくあります。かつてネクローシスは受動的なプロセスと考えられていましたが、近年ではプログラムされた要素を持つ壊死としてネクロプトーシスが認識されています。ネクロプトーシスは、アポトーシスが阻害された場合にバックアップの細胞死経路として機能すると考えられており、腫瘍壊死因子受容体1（TNFR1）などの細胞死受容体が関与するシグナル伝達経路によって進行します。
細胞死、特にその形態学的、生化学的、分子的変化や、それが組織に与える影響などを研究する分野は細胞壊死生物学（cell necrobiology）と呼ばれます。この用語は、ギリシャ語で「死」を意味する "nekros"、「生命」を意味する "bios"、「研究」を意味する "logos" に由来しており、当初はフローサイトメトリーなどの手法を用いて細胞死に伴う変化を検出・測定することを指す言葉として生まれました。
もう一度検索
【記事の利用について】
タイトルと記事文章は、記事のあるページにリンクを張っていただければ、無料で利用できます。
※画像は、利用できませんのでご注意ください。
【リンクついて】
リンクフリーです。